基于地道风的空气源热泵系统在冬季运行工况的研究.pdfVIP

Refrigeration＆Air ◆山东铡冷空调 ShanDong Conditioning 基于地道风的空气源热泵系 统在冬季运行工况的研究 高亚南1张风琴1郑枫1李永安2 l、山东职业学院土木工程系 2、山东建筑大学 [摘要]针对普通空气源热泵在冬季使用时 运行工况，提高制热性能系数，增大制热量。这 存在的制热量衰减、室外机易结霜等问题，提出 对于空气源热泵冬季制热运行具有重要的意义。 以地道风作为空气源热泵的低位热源。采用DeST 软件对济南市冬季气象条件进行了模拟分析，并 根据换热模型计算得出了埋深6m的地道出口空气 温湿度的变化值。结果表明，与普通空气源热泵 相比，在冬季基于地道风的空气源热泵系统不仅 可以有效地提高热泵的制热性能系数，避免热泵 的结霜，还可以充分利用土壤层储存的自然能量， 节能效果显著。 [关键词]地道风；空气源热泵；结霜；性 能系数 1引言 能源与环境问题是当代世界各国面临的重大 问题。目前，开发利用新能源和可在生能源已成 图1冬季室外日平均温度与埋深6米 处地层温度的变化曲线 为许多国家的重要发展策略。我国幅员辽阔，可 本文就基于地道风的空气源热泵系统的性能 再生能源在地理上分布不均，因此我们要充分结 特性进行研究分析，探讨空气源热泵冬季运行中 合地区特点，采用适当的暖通空调技术，因地制 宜地发展可再生能源在暖通空调领域的应用。 的相关因素的变化。针对传统空气源热泵系统冬 季运行时制热量衰减，室外侧换热器表面结霜等 上个世纪60-70年代，我国建了很多地道(包 问题，对基于地道风的空气源热泵系统的低位热 括防空洞、山洞、暗河、隧道等)，有大量的人 防工程可以利用，地道风资源丰富，仅山东省地 源温度状况、结霜情况及性能系数进行了对比分 析。 道面积就达到7百万。这些地道大多在地下lO米 左右，由于地面温度波衰减和延迟作用，常年温 2地道出口空气温度特性研究 度恒定(见图1)，相对于室外温度而言，冬季 为了能够更好的研究冬季室外空气温度的变 空气温度高，夏季空气温度低。图1为冬季室外 化规律，我们以济南地区为例，采用DeST软件模 日平均温度与地下6米处土壤温度的对比图。如 拟冬季室外空气的变化情况。 图所示，当冬季室外平均温度为1．3℃时，埋深6 于此同时，选择山东省济南市的一段城市人 米处的土壤温度却高达16．8。C，这时如果利用储 防干道为计算研究对象，该地道长约200m，中点 存于土壤中的能量来加热室外空气，那么空气流 埋深6m，地道周围的土壤采用一般性土壤，假定 经地道换热后，其温度被提高，以此作为空气源 地道内空气风速为4。采用一维非稳态的传热模 热泵的低位热源。这种方法可以有效地利用空气